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CN103011881B - 提高加气混凝土制品中石英砂尾矿粉含量的方法 - Google Patents

提高加气混凝土制品中石英砂尾矿粉含量的方法 Download PDF

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Abstract

本发明通过将石英砂尾矿粉进行热激发，得到热激发后的石英砂尾矿粉，所述热激发后的石英砂尾矿粉中含有大量的活性氧化硅和氧化铝，使得石英砂尾矿粉的活性增强；将热激发后的石英砂尾矿粉经球磨机粉磨，使得热激发后的石英砂尾矿粉达到一定的细度，进而使得制得的混凝土制品的硬化速度和抗压强度增强；在制备加气混凝土制品的过程中，加入激发剂使得粉磨后的石英砂尾矿粉化学活性增强；综上所述，本发明通过对石英砂尾矿粉热激发、粉磨和加入激发剂对石英砂尾矿粉进行活化，提高了石英砂尾矿粉在加气混凝土制品中的含量。

Description

提高加气混凝土制品中石英砂尾矿粉含量的方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种提高加气混凝土制品中石英砂尾矿粉含量的方法。
背景技术
石英矿尾矿包括石英矿石开采中的废渣、加工过程中的尾砂和尾泥，其中尾砂占绝大多数，尾砂的主要成分是二氧化硅，杂质主要是长石、粘土、云母、铁矿物等；石英砂尾矿属于矿业固体废物，具有数量大、类型多、性质复杂的特点。目前，石英砂尾矿除少量用于做水玻璃和陶瓷的原料外，大部分都没有得到利用，在我国的利用率仅达7%，这些石英砂尾矿作为一种工业固废物长期存放不但侵占土地，而且对环境造成严重污染，因此，石英砂尾矿的资源化，是当代经济与社会发展的重大课题，也是当代科学技术提出的一个新课题。
由于石英矿尾矿含硅量高，因而可以应用于建筑材料中，特别是在加气混凝土制品中的应用已得到了人们的重视。加气混凝土是以含氧化硅的材料和石灰、水泥等含钙的材料为主要原料，加入铝粉或其他发气剂发气，经湿热加工制成的轻质制品；它是一种新型的墙体建材，具有重量轻、保温、隔音、抗震等优良性能，被广泛用于工业与民用建筑中，成为一种最为兴盛的新型墙体材料。但是由于石英砂尾矿粉的活性低，使得石英砂尾矿在加气混凝土制品中的含量比较低，其在混凝土制品中的质量百分比最高达到65%，从而使得石英砂尾矿的使用率降低。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种提高加气混凝土制品中石英砂尾矿粉含量的方法，本发明提供的加气混凝土制品中石英砂尾矿粉的含量较高。
本发明提供了一种提高加气混凝土制品中石英砂尾矿粉含量的方法，包括：
a、将石英砂尾矿粉热激发；
b、将经过热激发的石英砂尾矿粉用球磨机粉磨；
c、将含钙材料、激发剂、外加剂、发气剂和粉磨后的石英砂尾矿粉混合反应，得到加气混凝土制品。
优选的，所述热激发的温度为450~600℃；
所述热激发的时间为25~40分钟。
优选的，所述球磨机粉磨的时间为25~40分钟。
优选的，所述含钙材料为生石灰、水泥和石膏中的一种或几种。
优选的，所述石英砂尾矿粉与含钙材料的质量比为（70~85）：（15~36）。
优选的，所述激发剂占所述石英砂尾矿粉和含钙材料总量的0.2wt%~0.5wt%。
优选的，所述激发剂由醇、脂肪酸钠和水组成。
优选的，所述醇为二乙二醇、丙三醇、二聚丙三醇、三聚丙三醇和三乙醇胺中的一种或几种。
优选的，所述醇、脂肪酸钠和水的质量比为24~43：10~15：40~50。
优选的，其特征在于，所述步骤c具体为：
将含钙材料、激发剂、外加剂、发气剂和粉磨后的石英砂尾矿粉混合，得到混合物；
将混合物浇注入模，发气养护2~3小时，得到加气混凝土制品。
与现有技术相比，本发明通过将石英砂尾矿粉进行热激发，得到热激发后的石英砂尾矿粉，所述热激发后的石英砂尾矿粉中含有大量的活性氧化硅和氧化铝，使得石英砂尾矿粉的活性增强；将热激发后的石英砂尾矿粉经球磨机粉磨，使得热激发后的石英砂尾矿粉达到一定的细度，进而使得制得的混凝土制品的硬化速度和抗压强度增强；在制备加气混凝土制品的过程中，加入激发剂使得粉磨后的石英砂尾矿粉化学活性增强，实验结果表明，本发明提供的加气混凝土制品中石英砂尾矿粉的含量占加气混凝土制品的质量百分比高达80％，且该加气混凝土制品的导热系数为0.082W/(m·℃)，抗压强度在7天时为0.55MPa，14天时为0.67MPa，28天时为0.69MPa。
具体实施方式
本发明提供了一种提高加气混凝土制品中石英砂尾矿粉含量的方法，包括：
a、将石英砂尾矿粉热激发；
b、将经过热激发的石英砂尾矿粉用球磨机粉磨；
c、将含钙材料、激发剂、外加剂、发气剂和粉磨后的石英砂尾矿粉混合反应，得到加气混凝土制品。
在本发明中，首先将石英砂尾矿粉热激发，所述石英砂尾矿粉热激发具体为先将石英砂尾矿粉在煅烧，煅烧完毕后进行冷却，即得到热激发后的石英砂尾矿粉；其中，煅烧是激发石英砂尾矿粉活性的一种有效手段，目的是利用高温使石英砂尾矿微观结构中的各微粒产生剧烈的热运动，脱去矿物中的结合水，使钙、镁、铁等阳离子重新选择填隙位置，从而使得石英砂尾矿粉中的硅氧四面体和铝氧三角体不能聚合成长链，进而存在很多的断裂点，形成热力学不稳定的硅氧四面体和铝氧三角体，即热激发后的石英砂尾矿中含有大量的活性氧化硅和氧化铝。
本发明所述煅烧的温度优选为450~600℃，更优选为500~550℃；所述煅烧的时间优选为25~40分钟，更优选为30~35分钟。
按照本发明，将经过热激发的石英砂尾矿粉用球磨机粉磨；所述球磨机粉磨的时间优选为25~40分钟，更优选为30~35分钟；本发明对所述粉磨的方法没有特殊要求，可以为干磨或湿磨；所述粉磨的时间与所需石英砂尾矿粉的细度有关；其中，石英砂尾矿粉的细度对加气混凝土坯体的硬化速度和强度都有很大的影响，因此，使石英砂尾矿粉具有合适的细度是非常重要的。
按照本发明将含钙材料、激发剂、外加剂、发气剂和粉磨后的石英砂尾矿粉混合反应，得到加气混凝土制品；所述石英砂尾矿粉与含钙材料的质量比优选为（70~85）：（15~36）；更优选为（75~80）：（20~30）；本发明所述激发剂优选占所述石英砂尾矿粉和含钙材料总量的0.2wt％~0.5wt%；本发明对所述发气剂并没有特殊的要求，本领域技术人员熟知的发气剂即可，如铝粉、双氧水等，优选为铝粉；本发明所述外加剂为本领域技术人员熟知的制备加气混凝土制品时必须添加的外加剂，其作用主要是用于提高加气混凝体的性能，如可以为聚羧酸减水剂、硬脂酸钙防水剂、脂肪醇磺酸盐类引气剂和有机硅消泡剂中的一种或几种；本发明所述的外加剂占所述石英砂尾矿粉和含钙材料总量的0.24wt％~0.45wt％。
在本发明中，可以先将含钙材料和粉磨后的石英砂尾矿粉混合搅拌，得到混合物；本发明所述含钙材料优选为生石灰、水泥和石膏中的一种或几种；更优选为由生石灰、水泥和石膏组成；所述石英砂尾矿粉、生石灰、水泥和石膏的质量比优选为（70~85）：（5~15）：（8~17）：（2~4）；所述搅拌的目的是使含钙材料和粉磨后的石英砂尾矿粉混合均匀。
然后向得到的混合物中加入外加剂和激发剂，继续搅拌，使其混合均匀；所述激发剂优选由醇、脂肪酸钠和水组成；所述醇、脂肪酸钠和水的质量比优选为24~43：10~15：40~50；所述醇优选为二乙二醇、丙三醇、二聚丙三醇、三聚丙三醇和三乙醇胺中的一种或几种，更优选为由二乙二醇、丙三醇、二聚丙三醇、三聚丙三醇和三乙醇胺组成，所述二乙二醇、丙三醇、二聚丙三醇、三聚丙三醇、三乙醇胺、脂肪酸钠和水的质量比优选为（3~5）：（8~10）：（8~10）：（5~8）：（5~10）：（10~15）：（40-50）；本发明所述激发剂是为了激发石英砂尾矿粉的活性；本发明所述的外加剂优选为粉体聚羧酸减水剂、粉体硬脂酸钙防水剂、粉体脂肪醇磺酸盐类引气剂和有机硅消泡剂的一种或几种，更优选为粉体聚羧酸减水剂、粉体硬脂酸钙防水剂、粉体脂肪醇磺酸盐类引气剂和有机硅消泡剂的混合物，所述粉体聚羧酸减水剂、粉体硬脂酸钙防水剂、粉体脂肪醇磺酸盐类引气剂和有机硅消泡剂分别占所述石英砂尾矿粉和含钙材料总量的0.15wt％~0.30wt％、0.04wt％~0.07wt％、0.04wt%~0.07wt%和0.01wt%~0.04wt%。
向加入外加剂和激发剂的混合物中加入发气剂，搅拌，反应，得到加气混凝土制品；本发明加入发气剂的作用主要是使加气混凝土产生气孔，进而形成轻质多孔结构的加气混凝土制品。
为了得到性能较好且具有一定形状的加气混凝土制品，本发明还需将上述混合物反应30~120秒后，浇注入模，然后发气养护2~3小时，得到加气混凝土制品；本发明对所述混凝土制品的形状没有特殊要求，可以为长方体、正方体等任意形状；本发明发气养护优选在恒温干燥箱中进行。
与现有技术相比，本发明通过将石英砂尾矿粉进行热激发，得到热激发后的石英砂尾矿粉，所述热激发后的石英砂尾矿粉中含有大量的活性氧化硅和氧化铝，使得石英砂尾矿粉的活性增强；将热激发后的石英砂尾矿粉经球磨机粉磨，使得热激发后的石英砂尾矿粉达到一定的细度，进而使得制得的混凝土制品的硬化速度和抗压强度增强；同时，在制备加气混凝土制品的过程中，加入激发剂也使得粉磨后的石英砂尾矿粉化学活性增强。
为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种提高加气混凝土制品中石英砂尾矿粉含量的方法进行描述。
实施例1
将石英砂尾矿热激发，即将石英砂尾矿粉在500℃煅烧30分钟，自然冷却，将该石英砂尾矿粉用球磨机粉磨30分钟，出机，然后将粉磨后的石英砂尾矿粉70kg、生石灰12kg、水泥15kg和石膏3kg注入搅拌机搅拌1分钟，再加入粉体聚羧酸减水剂0.25kg、粉体硬脂酸钙防水剂0.06kg、粉体脂肪醇磺酸盐类引气剂0.06kg和有机硅消泡剂0.03kg和由4%二乙二醇、9%丙三醇、9%二聚丙三醇、6%三聚丙三醇、7%三乙醇胺（TEA）、12%脂肪酸钠和53%水均匀混合的混合物0.25kg，搅拌3分钟，再加入0.01kg的铝粉，搅拌50秒，然后浇注入模，送入恒温干燥箱发气静停养护2.5h，得到加气混凝土制品。
对得到的加气混凝土制品进行性能测试，结果参见表1，表1为本发明实施例及对比例制备的加气混凝土制品的性能测试结果。
实施例2
将石英砂尾矿热激发，即将石英砂尾矿粉在550℃煅烧30分钟，自然冷却，将该石英砂尾矿粉用球磨机粉磨30分钟，出机，然后将粉磨后的石英砂尾矿粉75kg、生石灰10kg、水泥12kg和石膏3kg注入搅拌机搅拌1分钟，再加入粉体聚羧酸减水剂0.25kg、粉体硬脂酸钙防水剂0.06kg、粉体脂肪醇磺酸盐类引气剂0.06kg和有机硅消泡剂0.03kg和由4%二乙二醇、9%丙三醇、9%二聚丙三醇、6%三聚丙三醇、7%三乙醇胺（TEA）、12%脂肪酸钠和53%水均匀混合的混合物0.20kg，搅拌3分钟，再加入0.01kg的铝粉，搅拌50秒，然后浇注入模，送入恒温干燥箱发气静停养护2.5h，得到加气混凝土制品。
对得到的加气混凝土制品进行性能测试，结果参见表1，表1为本发明实施例及对比例制备的加气混凝土制品的性能测试结果。
实施例3
将石英砂尾矿热激发，即将石英砂尾矿粉在550℃煅烧40分钟，自然冷却，将该石英砂尾矿粉用球磨机粉磨30分钟，出机，然后将粉磨后的石英砂尾矿粉75kg、生石灰10kg、水泥12kg和石膏3kg注入搅拌机搅拌1分钟，再加入粉体聚羧酸减水剂0.23kg、粉体硬脂酸钙防水剂0.05kg、粉体脂肪醇磺酸盐类引气剂0.05kg和有机硅消泡剂0.02kg和由4%二乙二醇、9%丙三醇、9%二聚丙三醇、6%三聚丙三醇、7%三乙醇胺（TEA）、12%脂肪酸钠和53%水均匀混合的混合物0.30kg，搅拌3分钟，再加入0.01kg的铝粉，搅拌50秒，然后浇注入模，送入恒温干燥箱发气静停养护2.5，得到加气混凝土制品。
对得到的加气混凝土制品进行性能测试，结果参见表1，表1为本发明实施例及对比例制备的加气混凝土制品的性能测试结果。
实施例4
将石英砂尾矿热激发，即将石英砂尾矿粉在550℃煅烧30分钟，自然冷却，将该石英砂尾矿粉用球磨机粉磨30分钟，出机，然后将粉磨后的石英砂尾矿粉80kg、生石灰7kg、水泥10kg和石膏3kg注入搅拌机搅拌1分钟，再加入粉体聚羧酸减水剂0.23kg、粉体硬脂酸钙防水剂0.05kg、粉体脂肪醇磺酸盐类引气剂0.05kg和有机硅消泡剂0.02kg和由4%二乙二醇、9%丙三醇、9%二聚丙三醇、6%三聚丙三醇、7%三乙醇胺（TEA）、12%脂肪酸钠和53%水均匀混合的混合物0.25kg，搅拌3分钟，再加入0.01kg的铝粉，搅拌50秒，然后浇注入模，送入恒温干燥箱发气静停养护2～3h，得到加气混凝土制品。
对得到的加气混凝土制品进行性能测试，结果参见表1，表1为本发明实施例及对比例制备的加气混凝土制品的性能测试结果。
对比例1
将石英砂尾矿粉65kg、生石灰16kg、水泥16kg和石膏3kg注入搅拌机搅拌1分钟，再加入粉体聚羧酸减水剂0.23kg、粉体硬脂酸钙防水剂0.05kg、粉体脂肪醇磺酸盐类引气剂0.05kg和有机硅消泡剂0.02kg和由4%二乙二醇、9%丙三醇、9%二聚丙三醇、6%三聚丙三醇、7%三乙醇胺（TEA）、12%脂肪酸钠和53%水均匀混合的混合物0.25kg，搅拌3分钟，再加入0.01kg的铝粉，搅拌50秒，然后浇注入模，送入恒温干燥箱发气静停养护2.5h，得到加气混凝土制品。
对得到的加气混凝土制品进行性能测试，结果参见表1，表1为本发明实施例及对比例制备的加气混凝土制品的性能测试结果。
表1本发明实施例及对比例制备的加气混凝土制品的性能测试结果
通过表1可知，由本发明提供的加气混凝土制品无论从抗压强度还是保温效果上都是比较好的。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种提高加气混凝土制品中石英砂尾矿粉含量的方法，包括：
a、将石英砂尾矿粉热激发；所述热激发的温度为500～550℃；
所述热激发的时间为25～40分钟；
所述激发剂由醇、脂肪酸钠和水组成；醇为二乙二醇、丙三醇、二聚丙三醇、三聚丙三醇和三乙醇胺中的一种或几种；所述醇、脂肪酸钠和水的质量比为24～43：10～15：40～50；
b、将经过热激发的石英砂尾矿粉用球磨机粉磨；
c、将含钙材料、激发剂、外加剂、发气剂和粉磨后的石英砂尾矿粉混合反应，得到加气混凝土制品。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述球磨机粉磨的时间为25～40分钟。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含钙材料为生石灰、水泥和石膏中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述石英砂尾矿粉与含钙材料的质量比为(70～85)：(15～36)。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激发剂占所述石英砂尾矿粉和含钙材料总量的0.2wt％～0.5wt％。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤c具体为：
将含钙材料、激发剂、外加剂、发气剂和粉磨后的石英砂尾矿粉混合，得到混合物；
将混合物浇注入模，发气养护2～3小时，得到加气混凝土制品。
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